DE1501664C3 - Heizkessel für hochsiedende Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkessel für hochsiedende Flüssigkeiten, mit einem den Feuerraum allseitig umgebenden, aus parallelgeschalteten, zu Rohrgruppen zusammengefaßten Rohren gebildeten Strahlungsteil, mit einem Berührungsteil sowie einem Vor- und Rücklaufstutzen.

Hochsiedende Flüssigkeiten werden häufig zur Beheizung von chemischen Apparaturen angewendet, da diese Flüssigkeiten die Einhaltung bestimmter gleichbleibender Temperaturen über einen längeren Zeitraum ermöglichen. Die Schwierigkeit liegt hierbei darin, daß derartige Flüssigkeiten bei Überschreiten bestimmter Temperaturen Koksansätze in den Rohren bilden bzw. sich chemisch zersetzen, was zur Zerstörung der Anlage führen kann.

Um diesem Nachteil zu begegnen, hat man die Wärmequelle in Vorkammern angeordnet, so daß die die hochsiedende Flüssigkeit führenden Rohre der Strahlung der Wärmequelle vollständig entzogen sind. Eine derartige Anordnung bringt Nachteile, da der der Wärmequelle nachgeschaltete Heizkessel in seinem Aufbau hiervon beeinflußt wird und zudem weitere Unkosten mit der Vorkammer verbunden sind. Die Abschirmung der beheizten Rohre von der Wärmestrahlung bedingt zusätzliche Mauerung, wobei diese Mauerung wiederum auf Grund ihres Wärmespeichervermögens die Regelung des Wärmetauschers zur Einhaltung der gewünschten Temperatur erschwert.

Zur Erwärmung hochsiedender Flüssigkeiten sind Wärmetauscher bekannt, die im Schwerkraft-(Natur) Umlauf wie auch im Zwangumlauf arbeiten. Der Zwangumlauf hat hierbei den Vorteil, daß es leichter möglich ist, bestimmte Forderungen, wie sie von den Herstellern der hochsiedenden Flüssigkeiten vorgeschrieben sind, einzuhalten.

Ein bekanntes Wärmeübertragungsmittel — Diphyl, ein Gemisch aus 73,5% Diphenyloxyd und 26,5% Diphenyl — hält im Dauerbetrieb bis zu 380°C aus. Bei längerer Berührung mit Heizflächen, die über 400⁰C heiß sind, tritt jedoch mit der Zeit eine Zersetzung des Diphyls ein. Die heißesten Stellen der Heizflächen werden durch Ansätze verkrustet, was den Wärmeübergang verschlechtert, wodurch die Wandtemperaturen dann noch weiter ansteigen. Eine teilweise Zer- ; Setzung und Verkrackung von Diphyl wirkt sich auf _; dessen Siedeverhalten aus. Nun kann man aber die

ίο Heiztemperatur in weiten Bereichen regulieren, indem man die Geschwindigkeit des Wärmeträgers ändert, j wobei bei hohen Geschwindigkeiten eine noch bessere Wärmeübertragung möglich ist. Häufig sind jedoch die benötigten Temperaturen, insbesondere bei Versuchsanlagen, noch nicht bekannt, weshalb eine Regelung in weiten Grenzen erwünscht ist. Diese Regelung erfolgt im allgemeinen nach der Austrittstemperatur des Wärmeträgers.

Bei einem bekannten Heizkessel der eingangs genannten Gattung liegt der Austritt des Wärmeträgers am Ausgang der Berührungsheizfläche, die im Strömungsweg des Wärmeträgers erst im Anschluß an die Strahlungsheizfläche durchströmt wird. Hierbei sind bei Vollast die Strahlungsheizfläche und die Berührungsheizfläche je zu 50% an der Wärmeübertragung beteiligt. Bei geringerer Last ändert sich jedoch dieses Verhältnis derart, daß bei Halblast die Strahlungsheizfläche etwa zu 70%, die Berührungsheizfläche zu 30% beteiligt ist. Damit ist bei der bekannten Anordnung eine ausreichende und den gestellten Anforderungen genügende Regelfähigkeit nicht gegeben, da die Berührungsheizfläche auf eine Absenkung der Beheizung zu träge und zu langsam reagiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel zur Erwärmung hochsiedender Flüssigkeiten zu schaffen, der durch die besondere Ausbildung und Anordnung der das zu erhitzende Medium führenden Rohre und Rohrgruppen eine den gestellten Anforderungen entsprechende Regelfähigkeit besitzt, so daß eine Begrenzung der Heizflächentemperaturen leicht eingehalten werden kann, um eine Zersetzung des Wärmeübertragungsmittels zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Heizkessel der eingangs genannten Gattung darin gesehen, daß die Rohre des Strahlungsteils mit einem lotrecht stehenden, rechteckigen, die Vor- und Rücklaufstutzen aufweisenden Rohrrahmen verbunden sind, der an der Stirnseite des Heizkessels angeordnet und durch Blenden unterteilt ist.

Die bisher übliche Vorkammer fällt damit weg, vielmehr werden die Rohre unmittelbar der Strahlungswärme ausgesetzt. Durch die Anordnung eines einzigen Rohrrahmens an der Stirnseite des Heizkessels, an den alle beheizten Rohre angeschlossen sind, ist die Möglichkeit gegeben, dort gut zugänglich Meß- und Regelelemente anzubringen, so daß die Temperatur der Flüssigkeit genau eingehalten, aber auch den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Der Anschluß sämtlicher Rohre an diesen Rohrrahmen begünstigt de-

^(l° ren Auswechselbarkeit und ermöglicht bei einfachem Aufbau eine weitestgehende Verkleidung der Wände mit Rohren, so daß die unkontrollierte Einstrahlung von in Mauerung gespeicherter Wärme ausgeschaltet wird.

⁶S Vorzugsweise werden die Rohre des Berührungsteils zwischen zwei durch Strahlung beheizten Rohrgruppen angeordnet, was die Regelfähigkeit des Heizkessels weiter begünstigt.

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Die an den Seitenwänden des Feuerraumes angeordneten Rohre bilden vorzugsweise eine Rohrgruppe. Die Rohre der Seitenwände können zur Bildung der Feuerraumrückwand abgebogen sein, wobei diese Rückwand einen Berührungszug vom Feuerraum abteilt. Auch können die die Rückwand bildenden Rohre erst zu einer im Berührungszug liegenden Heizfläche geformt sein und dann wieder in einer Kesselseitenwand verlaufen.

In Verbindung mit einer waagerechten Anordnung '° der einzelnen beheizten Rohre hat die lotrechte Anordnung des Rohrrahmens noch den Vorteil, daß eine Entleerung des gesamten Heizkessels möglich ist und daß Luft- oder möglicherweise auch Dampfsäcke, die zu Schaden Anlaß sein können, nicht auftreten können. '5

Der erfindungsgemäße Heizkessel hat den Vorteil, daß die Rohrgruppen der Strahlungs- und Berührungsheizfläche nacheinander durchströmt werden. Da hier auf den berührungsbeheizten Teil ein strahlungsbeheizter Teil folgt, so kann die Temperatur des Wärmeträgers schnell und genau eingestellt werden.

Ein weiterer zu beachtender Punkt ist der Wirkungsgrad des Heizkessels. Dadurch, daß der Austritt bei dem bekannten Heizkessel an die Berührungsheizfläche anschließt, bei dem Heizkessel gemäß der Erfin- ²S dung jedoch an die Strahlungsheizfläche, ist hier der Wirkungsgrad besser, die Abgastemperatur ist bei gleicher Temperatur des Wärmeträgers niedriger.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch einen Heizkessel,

F i g. 2 einen waagerechten Schnitt nach Linie H-II in der F i g. 1,

F i g. 3 einen lotrechten Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels nach Linie III-III in der F i g. 4, F i g. 4 den zugehörigen lotrechten Längsschnitt und F i g. 5 einen waagerechten Schnitt nach Linie V-V in der F i g. 4.

An einen lotrecht stehenden, rechteckigen Rohrrahmen 1 an der Stirnseite des Heizkessels sind die das zu erhitzende Medium enthaltenden Rohre 2, 3 angeschlossen, die der Strahlung ausgesetzt sind. Die Rohre 2 liegen am Boden, die Rohre 2' an der äußeren Rückwand, in deren Bereich sie nur berührungsbeheizt sind, und die Rohre 2" an der Decke des Heizkessels. Die Rohre 3 gehen von den lotrechten Rohrteilen des Rahmens 1 aus, sind entlang der Frontwand gebogen, gehen dann in die Seitenwände über und bilden mit ihren Teilen 3' die Rückwand des Strahlungsraumes, wobei sie einen Berührungszug abteilen.

Der Rohrrahmen ist durch (nicht dargestellte) Blenden so unterteilt, daß das Medium vom Rücklaufstutzen

4 in den zunächst gelegenen lotrechten Abschnitt des Rohrrahmens 1 eintritt und von hier in die Rohre 3 der (rechten) Seitenwand. Nach Durchströmen der Rohrteile 3' an der Rückwand des Strahlungsraumes wird das Medium in die Rohre 3 der anderen (linken) Seitenwand übergeführt und tritt in das zweite lotrechte Rohr des Rahmens 1 ein. Dieses ist oben mittels einer Blende gegen das obere waagerechte Rohr des Rahmens 1 abgeschlossen, so daß das Medium zum Eintritt in das untere waagerechte Rohr des Rahmens 1 gezwungen wird und anschließend die Rohre 2, 2', 2" zum oberen waagerechten Rahmenrohr durchströmt, an welchem der Vorlaufstutzen 5 angeordnet ist.

Bei dem Beispiel der F i g. 1 und 2 ist die im Berührungszug liegende Heizfläche von Rohren 3" gebildet, die im Zuge der Rohre 3, 3' liegen. Die Berührungsheizfläche bei dem Beispiel nach F i g. 3 bis

5 besteht aus selbständigen Rohrgruppen 6 mit eigenen Verteilern und Sammlern.

Die Rohre an der Frontwand sind derart gebogen, daß eine Luke 8 und eine öffnung für die Heizquelle 7 entstehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

15 Ol 664 Patentansprüche:

1. Heizkessel für hochsiedende Flüssigkeiten, mit einem den Feuerraum allseitig umgebenden, aus parallelgeschalteten, zu Rohrgruppen zusammengefaßten Rohren gebildeten Strahlungsteil, mit einem Berührungsteil sowie einem Vor- und Rücklaufstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2, 3) des Strahlungsteils mit einem lotrecht stehenden, rechteckigen, die Vor- und Rücklaufstutzen aufweisenden Rohrrahmen (!) verbunden sind, der an der Stirnseite des Heizkessels angeordnet und durch Blenden unterteilt ist.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (3") des Berührungsteils zwischen zwei durch Strahlung beheizte, aus den Rohren (2, 3) gebildete Rohrgruppen angeordnet sind.

3. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Seitenwänden des Feuerraumes angeordneten Rohre (3, 3') als Teile einer Rohrgruppe ausgebildet sind.

4. Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Feuerraum-Rückwand angeordneten Rohre (3') zu einen Berührungsteil bildenden Rohren (3") abgebogen sind.